Интернет-система проведения функционально-физического анализа технических систем

   |  [Регистрация]
  [Кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой]  |  [чтение]  |  [2014-12-25 06:36:32]

Отчет по выбранной ТС

Кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой

(Теплообменник)

Содержание:

  1. Общее описание
    1. Название, краткое описание, метод
    2. Принципиальная схема
    3. Спецификация
    4. Описание принципа действия
    5. Анимация
  2. Функции
    1. Главная функция
    2. Основные функции
    3. Вспомогательные функции
    4. Вредные функции
    5. Нейтральные функции
  3. Основные характеристики
    1. Внешние характеристики
    2. Внутренние характеристики
    3. Экономические характеристики
    4. Эргономические характеристики
    5. Экологические характеристики
    6. Таблица связей между характеристиками
    7. Формулировка связей между характеристиками
  4. Критерии прогрессивного развития (КПР)
    1. Список КПР
  5. Противоречия
    1. Таблица выявления технических противоречий
    2. Формулировка технических противоречий
    3. Таблица выявления физических противоречий
    4. Формулировка физических противоречий
  6. Физические эффекты
    1. Список физических эффектов
    2. Таблица связей между функциями и ФЭ
  7. Следствия из закона стадийного развития
    1. Таблица стадий развития функций ТС
    2. Описание стадии главной функции
    3. Описание стадий основных функций
    4. Описание стадий вспомогательных функций
  8. Соответствия между функциями и структурой ТС
    1. Таблица связей между функциями и элементами ТС
  9. Частные закономерности развития
    1. Таблица частных закономерностей развития ТС
  10. Следствия из закона прогрессивного развития
    1. Параметрический уровень
    2. Конструкторско-технологический уровень
    3. Уровень принципов действия
    4. Уровень функциональной структуры
    5. Уровень потребительских свойств
    6. Уровень функций
  11. Предшественники
    1. Предшественник 1
    2. Предшественник 2
    3. Предшественник 3
  12. Ресурсы
    1. Вещественные ресурсы
    2. Полевые ресурсы
    3. Энергетические ресурсы
    4. Информационные ресурсы
    5. Пространственные ресурсы
    6. Временные ресурсы
    7. Функциональные ресурсы
    8. Системные ресурсы
  13. Аналоги
    1. Функциональные аналогии
    2. Структурные аналогии
    3. Субстратные аналогии
    4. Аналогии внешней формы
    5. Аналогии отношений [между элементами ТС]
  14. Заключение


Общее описание


Название, краткое описание, метод


Кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой


Теплообменник

передачи теплоты от потока с более высокой температурой к потоку с более низкой температурой через стенку. Процесс осуществляется при непрерывной подаче потоков. Потоки могут быть жидкими, газообразными или парожидкостными.

  • нефтегазопереработка
  • химическая промышленность

  • Электрообессоливающая установка


    передача тепла от среды к среде через поверхность раздела между ними (стенку)

    вынужденной конвекции и теплопроводности


    за счет разности давлений, создаваемой надсистемой происходит непрерывное движение потоков внутри аппарата

    [назад]


    Принципиальная схема

    демонстрационная схема


    загрузить...


  • ЭС1 - кожух
  • ЭС2 - трубный пучок
  • ЭС3 - плавающая головка
  • ЭС4 - межтрубные направляющие перегородки
  • ЭС5 - распределительная камера
  • ЭС6 - штуцер выхода потока из межтрубного пространства
  • ЭС7 - штуцер входа в трубное пространство
  • ЭС8 - штуцер входа в межтрубное пространство
  • ЭС9 - штуцер выхода потока из трубного пространства

  • Для потока I проводящее пространство создается с помощью штуцера ввода в межтрубное пространство 8, кожуха 1, трубного пучка 2, межтрубных направляющих перегородок 4, штуцера выхода потока из межтрубного пространства 6.
    Для потока II проводящее пространство создается с помощью штуцера входа в трубное пространство 7, распределительной камеры 5 трубного пучка 2, плавающей головки 3, штуцера выхода потока из трубного пространства 9.
    Процесс теплообмена происходит через поверхность трубного пучка 2. Вследствие различного нагрева и различного коэффициента термического расширения материала кожуха и трубного пучка возникает различное изменение их линейных размеров. Компенсация разного изменения размеров трубного пучка и кожуха происходит за счет возможности их взаимного перемещения.

    [назад]


    Анимация

    не загружена

    [назад]



    Функции


    Главная функция

    передавать тепло (от более нагретого потока к менее нагретому потоку)

    [назад]


    Основные функции

    создавать проводящее пространство (потоков) [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    создавать поверхность (теплообмена) [ЭС2, ЭС3, ЭС5]

    проводить тепло [ЭС2, ЭС3, ЭС5]

    [назад]


    Вспомогательные функции

    изолировать потоки (друг от друга и от внешней среды) [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

  • ОФ1
  • изменять направление (потоков) [ЭС3, ЭС4, ЭС5]

  • ОФ1
  • ОФ3
  • выравнивать температуру (по поперечному сечению потока) [ЭС2, ЭС4]

  • ОФ1
  • компенсировать температурное напряжение (возникающее вследствие различного нагрева корпуса и трубного пучка аппарата) [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС5]

  • ОФ1
  • ОФ2
  • [назад]


    Вредные функции

    загрязнять поверхность (теплообмена) [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    корродировать конструкцию [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    эродировать конструкцию [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    изменять температуру (окружающей среды) [ЭС1, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    уменьшать напор [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    [назад]


    Нейтральные функции

    изменять вязкость (потоков) [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    изменять плотность (потоков) [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    изменять скорость (потоков) [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    изменять фазовое состояние (потоков) [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6, ЭС7, ЭС8, ЭС9]

    изменять химический состав (потоков) [ЭС3, ЭС4, ЭС6]

    [назад]



    Основные характеристики


    Внешние характеристики

    расход потоков

  • ГФ
  • ВрФ3
  • ВрФ5
  • температура потоков (на входе)

  • ГФ
  • разность температур потоков (на входе)

  • ГФ
  • ОФ3
  • потери напора в аппарате

  • ВФ1
  • ВФ2
  • разность температур потоков (на выходе)

  • ГФ
  • НФ1
  • НФ2
  • ОФ3
  • НФ3
  • НФ4
  • НФ5
  • температура стенки кожуха аппарата

    [назад]


    Внутренние характеристики

    толщина стенки трубы

  • ГФ
  • ВФ1
  • ВрФ2
  • ОФ3
  • ВрФ3
  • площадь поверхности теплообмена

  • ГФ
  • НФ1
  • ВФ1
  • ВрФ1
  • ОФ2
  • НФ2
  • ВрФ2
  • ВрФ3
  • ОФ3
  • НФ3
  • НФ4
  • НФ5
  • ВрФ5
  • коэффициент теплопередачи

  • ГФ
  • ВрФ1
  • ВрФ2
  • ОФ3
  • ВрФ3
  • ВрФ4
  • КПД аппарата

  • ГФ
  • ОФ3
  • ВФ3
  • ВрФ4
  • числа Рейнольдса потоков

  • ГФ
  • ОФ3
  • ВрФ3
  • время пребывания потоков (в зоне контакта)

  • ГФ
  • ОФ1
  • НФ1
  • НФ2
  • ВФ2
  • НФ3
  • ВрФ3
  • НФ4
  • ВрФ5
  • габаритные размеры аппарата

    эквивалентное напряжение в стенке трубы

  • ОФ1
  • ОФ2
  • ВрФ2
  • ВрФ3
  • ремонтопригодность [низкое] (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка)

    число нагружений аппарата

    [назад]


    Экономические характеристики

    cебестоимость обслуживания [высокое]

  • ВрФ1
  • [назад]


    Эргономические характеристики

    не выявлены

    [назад]


    Экологические характеристики

    не выявлены

    [назад]


    Таблица связей между характеристиками

    "x" - нет зависимости
    "+" - прямая зависимость
    "-" - обратная зависимость
    "?" - зависимость не выявлена

    Параметрырасход потоковтемпература потоков (на входе)разность температур потоков (на входе)потери напора в аппаратеразность температур потоков (на выходе)температура стенки кожуха аппарататолщина стенки трубыплощадь поверхности теплообменакоэффициент теплопередачиКПД аппаратачисла Рейнольдса потоковвремя пребывания потоков (в зоне контакта)габаритные размеры аппаратаэквивалентное напряжение в стенке трубыремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка)число нагружений аппаратаcебестоимость обслуживания
    расход потоковX??+++??+-+-?+???
    температура потоков (на входе)?X?-?+???????+???
    разность температур потоков (на входе)??X?+????+???+???
    потери напора в аппарате???X?????????????
    разность температур потоков (на выходе)????X????????????
    температура стенки кожуха аппарата?????X???-??+????
    толщина стенки трубы????-?X?--???-???
    площадь поверхности теплообмена???+-??X?+??????+
    коэффициент теплопередачи????-???X+??????-
    КПД аппарата????-????X???????
    числа Рейнольдса потоков???+-???++X??????
    время пребывания потоков (в зоне контакта)???+-????+?X?????
    габаритные размеры аппарата????????????X????
    эквивалентное напряжение в стенке трубы?????????????X???
    ремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка)??????????????X??
    число нагружений аппарата???????????????X?
    cебестоимость обслуживания????????????????X
    расход потоковтемпература потоков (на входе)разность температур потоков (на входе)потери напора в аппаратеразность температур потоков (на выходе)температура стенки кожуха аппарататолщина стенки трубыплощадь поверхности теплообменакоэффициент теплопередачиКПД аппаратачисла Рейнольдса потоковвремя пребывания потоков (в зоне контакта)габаритные размеры аппаратаэквивалентное напряжение в стенке трубыремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка)число нагружений аппаратаcебестоимость обслуживания


  • при увеличении параметра расход потоков параметр потери напора в аппарате увеличивается
  • при увеличении параметра расход потоков параметр разность температур потоков (на выходе) увеличивается
  • при увеличении параметра расход потоков параметр температура стенки кожуха аппарата увеличивается
  • при увеличении параметра расход потоков параметр коэффициент теплопередачи увеличивается
  • при увеличении параметра расход потоков параметр КПД аппарата уменьшается
  • при увеличении параметра расход потоков параметр числа Рейнольдса потоков увеличивается
  • при увеличении параметра расход потоков параметр время пребывания потоков (в зоне контакта) уменьшается
  • при увеличении параметра расход потоков параметр эквивалентное напряжение в стенке трубы увеличивается
  • при увеличении параметра температура потоков (на входе) параметр потери напора в аппарате уменьшается
  • при увеличении параметра температура потоков (на входе) параметр температура стенки кожуха аппарата увеличивается
  • при увеличении параметра температура потоков (на входе) параметр эквивалентное напряжение в стенке трубы увеличивается
  • при увеличении параметра разность температур потоков (на входе) параметр разность температур потоков (на выходе) увеличивается
  • при увеличении параметра разность температур потоков (на входе) параметр КПД аппарата увеличивается
  • при увеличении параметра разность температур потоков (на входе) параметр эквивалентное напряжение в стенке трубы увеличивается
  • при увеличении параметра температура стенки кожуха аппарата параметр КПД аппарата уменьшается
  • при увеличении параметра температура стенки кожуха аппарата параметр габаритные размеры аппарата увеличивается
  • при увеличении параметра толщина стенки трубы параметр разность температур потоков (на выходе) уменьшается
  • при увеличении параметра толщина стенки трубы параметр коэффициент теплопередачи уменьшается
  • при увеличении параметра толщина стенки трубы параметр КПД аппарата уменьшается
  • при увеличении параметра толщина стенки трубы параметр эквивалентное напряжение в стенке трубы уменьшается
  • при увеличении параметра площадь поверхности теплообмена параметр потери напора в аппарате увеличивается
  • при увеличении параметра площадь поверхности теплообмена параметр разность температур потоков (на выходе) уменьшается
  • при увеличении параметра площадь поверхности теплообмена параметр КПД аппарата увеличивается
  • при увеличении параметра площадь поверхности теплообмена параметр cебестоимость обслуживания увеличивается
  • при увеличении параметра коэффициент теплопередачи параметр разность температур потоков (на выходе) уменьшается
  • при увеличении параметра коэффициент теплопередачи параметр КПД аппарата увеличивается
  • при увеличении параметра коэффициент теплопередачи параметр cебестоимость обслуживания уменьшается
  • при увеличении параметра КПД аппарата параметр разность температур потоков (на выходе) уменьшается
  • при увеличении параметра числа Рейнольдса потоков параметр потери напора в аппарате увеличивается
  • при увеличении параметра числа Рейнольдса потоков параметр разность температур потоков (на выходе) уменьшается
  • при увеличении параметра числа Рейнольдса потоков параметр коэффициент теплопередачи увеличивается
  • при увеличении параметра числа Рейнольдса потоков параметр КПД аппарата увеличивается
  • при увеличении параметра время пребывания потоков (в зоне контакта) параметр потери напора в аппарате увеличивается
  • при увеличении параметра время пребывания потоков (в зоне контакта) параметр разность температур потоков (на выходе) уменьшается
  • при увеличении параметра время пребывания потоков (в зоне контакта) параметр КПД аппарата увеличивается
  • [назад]



    Критерии прогрессивного развития (КПР)



    параметр расход потоков необходимо увеличить

    параметр разность температур потоков (на входе) необходимо уменьшить

    параметр потери напора в аппарате необходимо уменьшить

    параметр разность температур потоков (на выходе) необходимо уменьшить

    параметр толщина стенки трубы необходимо уменьшить

    параметр площадь поверхности теплообмена необходимо увеличить

    параметр коэффициент теплопередачи необходимо увеличить

    параметр КПД аппарата необходимо увеличить

    параметр числа Рейнольдса потоков необходимо увеличить

    параметр время пребывания потоков (в зоне контакта) необходимо увеличить

    параметр габаритные размеры аппарата необходимо уменьшить

    параметр эквивалентное напряжение в стенке трубы необходимо уменьшить

    параметр ремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка) необходимо увеличить

    параметр число нагружений аппарата необходимо уменьшить

    параметр cебестоимость обслуживания необходимо уменьшить

    [назад]



    Противоречия


    Таблица выявления технических противоречий

    КПР"расход потоков увеличить"разность температур потоков (на входе) уменьшить"потери напора в аппарате уменьшить"разность температур потоков (на выходе) уменьшить"толщина стенки трубы уменьшить"площадь поверхности теплообмена увеличить"коэффициент теплопередачи увеличить"КПД аппарата увеличить"числа Рейнольдса потоков увеличить"время пребывания потоков (в зоне контакта) увеличить"габаритные размеры аппарата уменьшить"эквивалентное напряжение в стенке трубы уменьшить"ремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка) увеличить"число нагружений аппарата уменьшить"cебестоимость обслуживания уменьшить
    "расход потоков" увеличитьX ТПТП   ТП ТП ТП   
    "разность температур потоков (на входе)" уменьшить X     ТП       
    "потери напора в аппарате" уменьшить  X            
    "разность температур потоков (на выходе)" уменьшить   X           
    "толщина стенки трубы" уменьшить   ТПX      ТП   
    "площадь поверхности теплообмена" увеличить  ТП  X        ТП
    "коэффициент теплопередачи" увеличить      X        
    "КПД аппарата" увеличить       X       
    "числа Рейнольдса потоков" увеличить  ТП     X      
    "время пребывания потоков (в зоне контакта)" увеличить  ТП      X     
    "габаритные размеры аппарата" уменьшить          X    
    "эквивалентное напряжение в стенке трубы" уменьшить           X   
    "ремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка)" увеличить            X  
    "число нагружений аппарата" уменьшить             X 
    "cебестоимость обслуживания" уменьшить              X
    "расход потоков" увеличить"разность температур потоков (на входе)" уменьшить"потери напора в аппарате" уменьшить"разность температур потоков (на выходе)" уменьшить"толщина стенки трубы" уменьшить"площадь поверхности теплообмена" увеличить"коэффициент теплопередачи" увеличить"КПД аппарата" увеличить"числа Рейнольдса потоков" увеличить"время пребывания потоков (в зоне контакта)" увеличить"габаритные размеры аппарата" уменьшить"эквивалентное напряжение в стенке трубы" уменьшить"ремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка)" увеличить"число нагружений аппарата" уменьшить"cебестоимость обслуживания" уменьшить

    [назад]


    Формулировка технических противоречий


    при выполнении функций ГФ и ВФ1 и ВрФ3 при увеличении параметра "расход потоков" происходит увеличение параметра "потери напора в аппарате"


    при выполнении функций ГФ и ОФ3 и ВрФ3 и НФ1 при увеличении параметра "расход потоков" происходит увеличение параметра "разность температур потоков (на выходе)"


    при выполнении функций ГФ и ОФ3 и ВФ3 и ВрФ3 при увеличении параметра "расход потоков" происходит уменьшение параметра "КПД аппарата"


    при выполнении функций ГФ и ОФ1 и ВФ2 и ВрФ3 и НФ1 при увеличении параметра "расход потоков" происходит уменьшение параметра "время пребывания потоков (в зоне контакта)"


    при выполнении функций ГФ и ОФ1 и ВрФ3 при увеличении параметра "расход потоков" происходит увеличение параметра "эквивалентное напряжение в стенке трубы"


    при выполнении функций ГФ и ОФ3 и ВФ3 и ВрФ4 при уменьшении параметра "разность температур потоков (на входе)" происходит уменьшение параметра "КПД аппарата"


    при выполнении функций ГФ и ОФ3 и ВФ1 и ВрФ2 и НФ1 при уменьшении параметра "толщина стенки трубы" происходит увеличение параметра "разность температур потоков (на выходе)"


    при выполнении функций ГФ и ОФ3 и ВФ1 и ВрФ2 при уменьшении параметра "толщина стенки трубы" происходит увеличение параметра "эквивалентное напряжение в стенке трубы"


    при выполнении функций ГФ и ОФ2 и ВФ1 и ВрФ1 и НФ1 при увеличении параметра "площадь поверхности теплообмена" происходит увеличение параметра "потери напора в аппарате"


    при выполнении функций ГФ и ОФ2 и ВФ1 и ВрФ1 и НФ1 при увеличении параметра "площадь поверхности теплообмена" происходит увеличение параметра "cебестоимость обслуживания"


    при выполнении функций ГФ и ОФ3 и ВФ1 и ВрФ3 при увеличении параметра "числа Рейнольдса потоков" происходит увеличение параметра "потери напора в аппарате"


    при выполнении функций ГФ и ОФ1 и ВФ1 и ВрФ3 и НФ1 при увеличении параметра "время пребывания потоков (в зоне контакта)" происходит увеличение параметра "потери напора в аппарате"

    [назад]


    Таблица выявления физических противоречий

    КПР"расход потоков увеличить"разность температур потоков (на входе) уменьшить"потери напора в аппарате уменьшить"разность температур потоков (на выходе) уменьшить"толщина стенки трубы уменьшить"площадь поверхности теплообмена увеличить"коэффициент теплопередачи увеличить"КПД аппарата увеличить"числа Рейнольдса потоков увеличить"время пребывания потоков (в зоне контакта) увеличить"габаритные размеры аппарата уменьшить"эквивалентное напряжение в стенке трубы уменьшить"ремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка) увеличить"число нагружений аппарата уменьшить"cебестоимость обслуживания уменьшить
    "расход потоков" увеличитьX(? -> ?)ФП
    (+ -> -)
    ФП
    (+ -> -)
    (? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> +)
    ФП
    (- -> -)
    ФП
    (+ -> +)
    ФП
    (- -> -)
    (? -> ?)ФП
    (+ -> -)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "разность температур потоков (на входе)" уменьшить(? -> ?)X(? -> ?)ФП
    (+ -> -)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> +)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> -)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "потери напора в аппарате" уменьшить(? -> ?)(? -> ?)X(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "разность температур потоков (на выходе)" уменьшить(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)X(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "толщина стенки трубы" уменьшить(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (- -> +)
    X(? -> ?)ФП
    (- -> -)
    ФП
    (- -> -)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (- -> +)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "площадь поверхности теплообмена" увеличить(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> -)
    ФП
    (- -> +)
    (? -> ?)X(? -> ?)ФП
    (+ -> +)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> -)
    "коэффициент теплопередачи" увеличить(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(- -> +)(? -> ?)(? -> ?)X(+ -> +)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(- -> +)
    "КПД аппарата" увеличить(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(- -> +)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)X(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "числа Рейнольдса потоков" увеличить(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> -)
    ФП
    (- -> +)
    (? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> +)
    ФП
    (+ -> +)
    X(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "время пребывания потоков (в зоне контакта)" увеличить(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> -)
    ФП
    (- -> +)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> +)
    (? -> ?)X(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "габаритные размеры аппарата" уменьшить(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)X(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "эквивалентное напряжение в стенке трубы" уменьшить(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)X(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)
    "ремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка)" увеличить(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)X(? -> ?)(? -> ?)
    "число нагружений аппарата" уменьшить(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)X(? -> ?)
    "cебестоимость обслуживания" уменьшить(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)X
    "расход потоков" увеличить"разность температур потоков (на входе)" уменьшить"потери напора в аппарате" уменьшить"разность температур потоков (на выходе)" уменьшить"толщина стенки трубы" уменьшить"площадь поверхности теплообмена" увеличить"коэффициент теплопередачи" увеличить"КПД аппарата" увеличить"числа Рейнольдса потоков" увеличить"время пребывания потоков (в зоне контакта)" увеличить"габаритные размеры аппарата" уменьшить"эквивалентное напряжение в стенке трубы" уменьшить"ремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка)" увеличить"число нагружений аппарата" уменьшить"cебестоимость обслуживания" уменьшить

    [назад]


    Формулировка физических противоречий


    Для увеличения параметра "коэффициент теплопередачи" и увеличения параметра "числа Рейнольдса потоков" , параметр "расход потоков" должен быть больше , a для уменьшения параметра "потери напора в аппарате" и уменьшения параметра "разность температур потоков (на выходе)" и увеличения параметра "КПД аппарата" и увеличения параметра "время пребывания потоков (в зоне контакта)" и уменьшения параметра "эквивалентное напряжение в стенке трубы" , параметр "расход потоков" должен быть меньше (ГФ и ОФ3 и ВФ1 и ВрФ3 и НФ1 )


    Для уменьшения параметра "разность температур потоков (на выходе)" и уменьшения параметра "эквивалентное напряжение в стенке трубы" , параметр "разность температур потоков (на входе)" должен быть меньше , a для увеличения параметра "КПД аппарата" , параметр "разность температур потоков (на входе)" должен быть больше (ГФ и ОФ3 и ВФ3 и ВрФ4 и НФ1 )


    Для увеличения параметра "коэффициент теплопередачи" и увеличения параметра "КПД аппарата" , параметр "толщина стенки трубы" должен быть меньше , a для уменьшения параметра "разность температур потоков (на выходе)" и уменьшения параметра "эквивалентное напряжение в стенке трубы" , параметр "толщина стенки трубы" должен быть больше (ГФ и ОФ3 и ВФ1 и ВрФ2 и НФ1 )


    Для уменьшения параметра "разность температур потоков (на выходе)" и увеличения параметра "КПД аппарата" , параметр "площадь поверхности теплообмена" должен быть больше , a для уменьшения параметра "потери напора в аппарате" и уменьшения параметра "cебестоимость обслуживания" , параметр "площадь поверхности теплообмена" должен быть меньше (ГФ и ОФ3 и ВФ1 и ВрФ1 и НФ1 )


    Для уменьшения параметра "разность температур потоков (на выходе)" и увеличения параметра "коэффициент теплопередачи" и увеличения параметра "КПД аппарата" , параметр "числа Рейнольдса потоков" должен быть больше , a для уменьшения параметра "потери напора в аппарате" , параметр "числа Рейнольдса потоков" должен быть меньше (ГФ и ОФ3 и ВФ1 и ВрФ1 и НФ1 )


    Для уменьшения параметра "разность температур потоков (на выходе)" и увеличения параметра "КПД аппарата" , параметр "время пребывания потоков (в зоне контакта)" должен быть больше , a для уменьшения параметра "потери напора в аппарате" , параметр "время пребывания потоков (в зоне контакта)" должен быть меньше (ГФ и ОФ3 и ВФ1 и ВрФ4 и НФ1 )

    [назад]



    Физические эффекты


    Список физических эффектов

    линейная зависимость изменения размеров тел от температуры

    потери напора жидкостей, газов в трубах (закон Дарси-Вейсбаха)

    турбулентное течение жидкости или газа

    вязкость (внутреннее трение жидкостей и газов)

    повышение температуры тел при поглощении теплоты (теплоемкость)

    конвекция жидкости и газа

    теплопроводность твердых тел, жидкостей и газов

    адсорбция примесей на аппарате

    явление смачивания

    сила действия равна силе противодействия

    [назад]


    Таблица связей между функциями и ФЭ

    Условные обозначения:

  • V - данный ФЭ имеет место при реализации данной функции
  • X - за счет данного ФЭ реализуется эта функция
  • N - данный ФЭ не участвует при реализации данной функции
  • Функции / ФЭлинейная зависимость изменения размеров тел от температурыпотери напора жидкостей, газов в трубах (закон Дарси-Вейсбаха)турбулентное течение жидкости или газавязкость (внутреннее трение жидкостей и газов)повышение температуры тел при поглощении теплоты (теплоемкость)конвекция жидкости и газатеплопроводность твердых тел, жидкостей и газовадсорбция примесей на аппаратеявление смачиваниясила действия равна силе противодействия
    ОФ1: создавать проводящее пространство (потоков)         X
    ОФ2: создавать поверхность (теплообмена)      X  X
    ОФ3: проводить тепло      XX   
    ВФ1: изолировать потоки (друг от друга и от внешней среды)         X
    ВФ2: изменять направление (потоков) V       X
    ВФ3: выравнивать температуру (по поперечному сечению потока)  X  X    
    ВФ4: компенсировать температурное напряжение (возникающее вследствие различного нагрева корпуса и трубного пучка аппарата)X         
    ВрФ1: загрязнять поверхность (теплообмена)    V  X  
    ВрФ2: корродировать конструкцию   V X   X 
    ВрФ3: эродировать конструкцию   X       
    ВрФ4: изменять температуру (окружающей среды)    XXX   
    ВрФ5: уменьшать напор  XXX   XV 
    НФ1: изменять вязкость (потоков)   XX  V  
    НФ2: изменять плотность (потоков)    X  V  
    НФ3: изменять скорость (потоков) V  X     
    НФ4: изменять фазовое состояние (потоков)    X     
    НФ5: изменять химический состав (потоков)    X     

    [назад]



    Следствия из закона стадийного развития


    Таблица стадий развития функций ТС

    Функции / Стадиитехнологическаяэнергетическаяуправленияпланирования
    ГФ: передавать тепло (от более нагретого потока к менее нагретому потоку)    
    ОФ1: создавать проводящее пространство (потоков)    
    ОФ2: создавать поверхность (теплообмена)    
    ОФ3: проводить тепло     
    ВФ1: изолировать потоки (друг от друга и от внешней среды)    
    ВФ2: изменять направление (потоков)    
    ВФ3: выравнивать температуру (по поперечному сечению потока)    
    ВФ4: компенсировать температурное напряжение (возникающее вследствие различного нагрева корпуса и трубного пучка аппарата)    

    [назад]


    Описание стадии главной функции

    передавать тепло (от более нагретого потока к менее нагретому потоку)

    энергетическая


    передать системе функцию управления - саморегулирование параметров (площадь поверхности теплообмена, время пребывания потоков в зоне контакта и т.д.) в зависимости от внешних факторов (расход и разность температур потоков на входе) и требований, предъявляемых к системе (разность температур на выходе)

    [назад]


    Описание стадий основных функций

    создавать проводящее пространство (потоков)
    энергетическая

    управлять характеристиками проводящего пространства (направление потоков, проходное сечение) для управления температурой потоков на выходе из аппарата в зависимости от температуры окружающей среды и требований технологического режима установки

    создавать поверхность (теплообмена)
    управления

    управлять величиной поверхности теплообмена для управления температурой потоков на выходе из аппарата в зависимости от температуры окружающей среды и требований технологического режима установки

    проводить тепло
    энергетическая

    управлять величиной коэффициента теплопроводности (в сторону уменьшения) в зависсимости от степени загрязнения поверхности теплообмена

    [назад]


    Описание стадий вспомогательных функций

    изолировать потоки (друг от друга и от внешней среды)
    энергетическая

    ввести в систему устройство, обеспечивающее заделку возникающих очагов негерметичности

    изменять направление (потоков)
    энергетическая

    Введение системы управления положением перегородок, их количеством и размером для изменения геометрии взаимного движения потоков

    выравнивать температуру (по поперечному сечению потока)
    энергетическая

    Введение дополнительных устройств, фиксирующих и изменяющих температурное поле внутри аппарата

    компенсировать температурное напряжение (возникающее вследствие различного нагрева корпуса и трубного пучка аппарата)
    управления

    введение механизмов для управления размером свободного пространства, предназначенного для компенсации температурного напряжения

    [назад]



    Соответствия между функциями и структурой ТС


    Таблица связей между функциями и элементами ТС

    Условные обозначения:

  • Х - данный ЭС принимает непосредственное участие при реализации данной функции
  • О - данный ЭС является объектом воздействия функции
  • N - данный ЭС не связан с данной функцией
  • Функции / ФЭкожухтрубный пучокплавающая головкамежтрубные направляющие перегородкираспределительная камераштуцер выхода потока из межтрубного пространстваштуцер входа в трубное пространствоштуцер входа в межтрубное пространствоштуцер выхода потока из трубного пространства
    ОФ1: создавать проводящее пространство (потоков)XXXXXXXXX
    ОФ2: создавать поверхность (теплообмена) XX X    
    ОФ3: проводить тепло  XX X    
    ВФ1: изолировать потоки (друг от друга и от внешней среды)XXX XXXXX
    ВФ2: изменять направление (потоков)  XXX    
    ВФ3: выравнивать температуру (по поперечному сечению потока) X X     
    ВФ4: компенсировать температурное напряжение (возникающее вследствие различного нагрева корпуса и трубного пучка аппарата)XXX X    
    ВрФ1: загрязнять поверхность (теплообмена)OOOOOOOOO
    ВрФ2: корродировать конструкцию OOOOOOOOO
    ВрФ3: эродировать конструкцию OOOOOOOOO
    ВрФ4: изменять температуру (окружающей среды)X   XXXXX
    ВрФ5: уменьшать напор XXXXXXXXX
    НФ1: изменять вязкость (потоков)XXXXXXXXX
    НФ2: изменять плотность (потоков)XXXXXXXXX
    НФ3: изменять скорость (потоков)XXXXXXXXX
    НФ4: изменять фазовое состояние (потоков)XXXXXXXXX
    НФ5: изменять химический состав (потоков)  XX X   

    [назад]



    Частные закономерности развития


    Таблица частных закономерностей развития ТС

    КПР / УровеньПараметрический уровеньКонструкторско-технологический уровеньУровень принципов действияУровень функциональной структурыУровень потребительских свойствУровень функций
    "расход потоков" увеличитьУвеличить проходное сечение штуцеровУвеличить количество штуцеров    
    "разность температур потоков (на входе)" уменьшить  Перейти к другим принципам теплообмена (теплообменник смешения, передача тепла через тепловую трубу)Введение в систему устройств, предварительно меняющих температуру в нужном нам направлении (нагреватели, холодильники)  
    "потери напора в аппарате" уменьшитьУменьшить скорость потокаУвеличить проходное сечение для каждого из потоков, уменьшить число местных сопротивлений (изменения направлений потоков, переходы на другие диаметры) уменьшить шероховатость труб (полированием или применением спец. покрытий или применить другие материалы)Заменить трение потока о стенку трением потока о потокПрименить технологии, снижающие вязкость потоков (добавление растворителей) Использовать уменьшение напора в качестве инструментария для определения степени загрязнения аппарата
    "разность температур потоков (на выходе)" уменьшитьУвеличить поверхность теплообмена, увеличить время пребывания потоков в зоне контакта за счет увеличения длины труб, уменьшить толщину стенки трубыУвеличить время пребывания потоков в зоне контакта за счет количества ходов по трубам, применить оребрение на трубах Использовать альтернативные способы передачи тепла (не через стенку, а, например, с помощью тепловой трубы или теплообмен за счет смешения потоков)Использовать аппарат для попутного изменения химического состава сырья (реакции полимеризации, или разложения) 
    "толщина стенки трубы" уменьшитьУменьшить толщину стенкиПрименить другие, более теплопроводные материалы (алюминий)Использовать другие способы передачи тепла (лучистый теплообмен)Использовать альтернативные способы передачи тепла (не через стенку, а, например, с помощью тепловой трубы)  
    "площадь поверхности теплообмена" увеличитьУвеличить длину труб, уменьшить диаметр и увеличить число трубПрименить оребрение на трубах (как внутреннее, так и наружное) изменить геометрическую форму проводящего пространства Применить теплообмен смешением (площадь поверхности теплообмена стремится к бесконечности)  
    "коэффициент теплопередачи" увеличитьУменьшить толщину стенки трубыПрименить другие, более теплопроводные материалы (алюминий), применить покрытия для поверхности теплообмена, отталкивающие или разрушающие слой загрязненийИспользовать другие способы передачи тепла (лучистый теплообмен). Турбулизировать потокиПрименить технологии для чистки аппарата от загрязнений во время работы (гидропневматическая чистка). Применить теплообмен смешением  
    "КПД аппарата" увеличитьУвеличить поверхность теплообмена, увеличить время пребывания потоков в зоне контакта за счет увеличения длины труб, уменьшить толщину стенки трубыПроизвести теплоизоляцию кожуха, увеличить время пребывания потоков в зоне контакта за счет количества ходов по трубамИспользовать альтернативные способы передачи тепла (не через стенку, а, например, с помощью тепловой трубы)Использовать другие способы теплообмена (теплообмен за счет смешения потоков)Использовать аппарат для попутного изменения химического состава сырья (реакции полимеризации, или разложения)Использовать разность температур теплоносителей в качестве движущей силы для получения дополнительного количества полезной энергии
    "числа Рейнольдса потоков" увеличитьУвеличить расход каждого из потоковУменьшить проходное сечение для каждого из потоков, увеличить число зон турбулентности    
    "время пребывания потоков (в зоне контакта)" увеличитьУменьшить расход потоковУвеличить число ходов по трубному пространству и увеличить число перегородок в межтрубном пространстве    
    "габаритные размеры аппарата" уменьшить      
    "эквивалентное напряжение в стенке трубы" уменьшить      
    "ремонтопригодность (характеризуется сложностью доступа к внешней стороне труб, расположенных внутри трубного пучка)" увеличить      
    "число нагружений аппарата" уменьшить      
    "cебестоимость обслуживания" уменьшитьУменьшить поверхность теплообменаПрименить материалы или покрытия труб, обладающих отталкивающим действием по отношению к загрязнениям, введение в систему реагентов, растворяющих загрязненияПрименить технологии для снижения затрат на чистку аппарата (гидравлическая, пневмогидравлическая чистка и т.д.)Введение приспособлений, предотвращающих или борющихся с загрязнениями (фильтры, источники различных полей)  

    [назад]



    Следствия из закона прогрессивного развития


    увеличить площадь поверхности теплообмена, уменьшить толщину стенки трубы


    применить более теплопроводные материалы, изменить форму поверхности теплообмена


    применить другие методы передачи тепла (лучистый теплообмен)


    Исключить структурные единицы, лимитирующие процесс (поверхность теплообмена)
    Применить другую систему теплопередачи (тепловая труба)


    Использовать аппарат для попутного изменения химического состава сырья (реакции полимеризации, разложения и т. д.)


    использовать разность температур теплоносителей в качестве движущей силы для получения дополнительного количества полезной энергии

    [назад]



    Предшественники


    Предшественник 1


    Кожухотрубчатый теплообменный аппарат жесткого типа с компенсатором на кожухе или трубном пучке


    В теплообменнике этого типа одна из обменивающихся теплом сред движется внутри пучка труб малого диаметра, а другая по зазору, образованному пучком труб малого малого диаметра и кожухом большого диаметров. Это позволяет создать высокие скорости движения сред и интенсифицировать теплообмен. Трубный пучок жестко закреплен с кожухом (корпусом). На корпусе и/или на пучке труб имеется компенсатор температурных напряжений.


    Упростилось изготовление аппарата и повысилась ремонтопригодность


    компенсации температурных напряжений обеспечением возможности свободного взаимного перемещения трубного пучка и кожуха

    2.32. Выбрать структуру, исключающую подбор и подгонку (регулировку и выверку) деталей и узлов при сборке объекта. Использовать средства компенсации неточности изготовления.

    [назад]


    Предшественник 2


    Кожухотрубчатый теплообменный аппарат жесткого типа


    В теплообменнике этого типа одна из обменивающихся теплом сред движется внутри пучка труб малого диаметра, а другая по зазору, образованному пучком труб малого малого диаметра и кожухом большого диаметров. Это позволяет создать высокие скорости движения сред и интенсифицировать теплообмен. Трубный пучок жестко закреплен с кожухом (корпусом)


    компенсация температурных напряжений


    введения упругих компенсаторов на кожухе или трубном пучке

    6.8. Заменить жесткую часть объекта элементами из материала, допускающего изменение формы при эксплуатации. Вместо жестких объемных конструкций использовать гибкие оболочки и пленки. Инверсия приема.



    компенсация температурных напряжений, повышение ремонтопригодности


    отделения пучка труб от кожуха аппарата и создания разборного кожуха

    2.27. Выполнить объект (элемент) разборным так, чтобы обеспечить замену отдельных поврежденных частей.

    [назад]


    Предшественник 3


    Теплообменник типа «труба в трубе»


    В теплообменнике этого типа одна из обменивающихся теплом сред движется внутри трубы малого диаметра, а другая по кольцевому зазору, образованному трубами малого и большого диаметров. Это позволяет создать высокие скорости движения сред и интенсифицировать теплообмен.


    увеличение поверхности теплообмена


    замены одной трубы (внутренней) большого диаметра на несколько труб меньшего диаметра

    2.16. Провести дробление традиционно целого объекта на меньшие однородные элементы, выполняющие аналогичные функции. Инверсия приема.



    не описана


    не указано

    не выбран



    не описана


    не указано

    не выбран

    [назад]



    Ресурсы


    Вещественные ресурсы

    Потоки вещества внутри аппарата
    готовый

    Контролировать наличие вещества вокруг аппарата для оценки герметичности. Контролировать наличие веществ потоков друг в друге - для оценки герметичности внутренних элементов

    [назад]


    Полевые ресурсы

    Температурное поле вокруг аппарата
    готовый

    Оценка герметичности кожуха аппарата

    Магнитное поле
    производный

    Возникает вследствие накопления статического электричества за счет движения потока газа или жидкости по металлическим трубам

    Контроль интенсивности (м.б. наличия) движения потока по трубному пучку теплообменника

    [назад]


    Энергетические ресурсы

    разность температур теплоносителей
    готовый

    получение дополнительного количества полезной работы

    температурные напряжения
    готовый

    в качестве силового привода для внешних систем или систем измерения и контроля

    тепловое излучение аппарата в окружающую среду
    готовый

    обогрев помещений

    энергия движущегося потока
    готовый

    чистка аппарата от загрязнений

    [назад]


    Информационные ресурсы

    потери напора в аппарате
    готовый

    для определения степени загрязнения аппарата

    состав потоков на выходе
    готовый

    определение герметичности внутреннего оборудования аппарата

    [назад]


    Пространственные ресурсы

    пространство внутри аппарата
    готовый

    размещение дополнительной поверхности теплообмена (оребрение труб)

    пространство снаружи аппарата
    готовый

    размещение дополнительного оборудования

    [назад]


    Временные ресурсы

    не выявлены

    [назад]


    Функциональные ресурсы

    поверхность кожуха аппарата
    готовый

    постоянный контроль герметичности аппарата с помощью специальных покрытий, меняющих свои свойства (цвет, запах, форма) при контакте с рабочей средой аппарата

    [назад]


    Системные ресурсы

    не выявлены

    [назад]



    Аналоги


    Функциональные аналогии


    выравнивание температуры хладнокровных животных и насекомых с температурой окружающей среды
    в природе


    таяние снега вблизи «оживающих» вулканов
    в природе

    [назад]


    Структурные аналогии


    рубашка охлаждения двигателя внутреннего сгорания
    в технике


    бытовой холодильник
    в технике

    [назад]


    Субстратные аналогии


    нагреватель в электрочайнике
    в технике

    [назад]


    Аналогии внешней формы


    Цистерна
    в технике

    [назад]


    Аналогии отношений [между элементами ТС]


    пересадочная станция в метрополитене
    в природе

    [назад]



    Заключение


    не написано


    Андреев В.А. Теплообменные аппараты для вязких жидкостей: основы расчета и проектирования. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергия, 1971. – 152 с.
    Архипов Г.В. Автоматическое регулирование поверхностных теплообменников – М.: Энергия, 1971. – 304 с.
    Бажан П.И., Каневец Г.е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам – М.: Машиностроение, 1989. – 366 с.
    Бунин Л.В. и др. Трубчатые теплообменники. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1975. – 47 с.
    Владимиров А.И., Щелкунов В.А., Круглов С.А. Основные процессы и аппараты нефтегазопереработки: Учеб. пособие для вузов. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. – 227 с.: ил.
    Головачев В.Л., Марголин Г.А., Пугач В.В. Промышленная кожухотрубчатая теплообменная аппаратура: Справочник-каталог – М.: Интэк Лтд., 1992. – 265 с.
    Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения: Каталог ВНИИнефтемаш. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. – 106 с.
    Лобунцов Д.А., Зудин Ю.Б. Процессы теплообмена с периодической интенсивностью. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 72 с.
    Прокофьева Т.В., Андриканис. В.В., Моделирование теплообменного аппарата и исследование влияния его конструкции на параметры теплопередачи: Методическое пособие для курсового проектирования и для выполнения работ № 21, 22, 23 – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – 53 с.
    Процессы и аппараты химической технологии. Рабочая программа, структурно-технологическая карта и структурно-логические схемы /И.А. Александров, И.И. Кравченко, Л.В. Кравчинская и др. / Под ред. И.А. Александрова.- М., 1983.
    Семена М.Г., Гершуни А.Н., Зарипов В.К. Тепловые трубы с метало-волокнистыми капиллярными структурами – Киев: Вища школа, 1984. – 215 с.
    Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. – 677 с.
    Справочник нефтепереработчика / Под ред. Г.А. Ластовкина, Е.Д. Радченко, М.Г. Рудина. – Л.: Химия, 1986. – 648 с.
    Теплообменные процессы и аппараты химических производств: Сборник научн. трудов / Моск. институт хим. Машиностроения. – М.: МИХМ, 1976. – 159 с.


    не указаны

    [назад]